Проект системы кондиционирования и охлаждения ЦОД
Наша компания разработала проект системы кондиционирования и холодоснабжения ЦОД.
Системы охлаждения и кондиционирования цод
Преимущества
Наибольшими преимуществами для охлаждения центров обработки данных обладают системы кондиционирования, построенные на базе роторных рекуператоров. Тепло от IT-помещений снимается воздухом, нагреваемым роторным теплообменником, тепло с которого снимается наружным воздухом. В теплый период года избытки тепла снимаются секцией охлаждения, через которую воздух подается в IT-помещения.
Данная схема при минимальном энергопотреблении (только на вентиляторы) работает практически круглый год без применения секции охлаждения. Для IT помещений каждого ЦОДа требуется обеспечить воздухообмен порядка 500.000 м3/час. Суммарное сечение приточного и вытяжного воздуховода составляет порядка 24 м2. Размер установки на 50.000 м3/час с роторным теплообменником составляет: высота 4300 мм, длина около 7000мм, ширина 2460 мм. Таких установок надо 10 штук (5+5 резерв).
Но расположение ЦОДов на уровне в стилобате и в ядре не позволяет использовать данное решение, так как оно требует большое количество места для вентустановок с ротором и громоздких воздуховодов. В нашем случае большими преимуществами обладает схемное решение с внутренними водоохлаждаемыми блоками, которое позволит при больших удельных тепловыделениях на квадратный метр площади в IT-помещениях решить задачу с наименее громоздкими коммуникациями. Тепло от IT-помещений сбрасывается через водяную систему охлаждения в реку.
Система кондиционирования ЦОД в стилобатной части комплекса и ЦОД в здании структурно выполняются одинаково (зеркально). Система кондиционирования ЦОД строится на базе чиллеров с водоохлаждаемым конденсатором, внутренних водоохлаждаемых блоков, расположенных в помещениях с IT оборудованием и в помещениях с источниками бесперебойного питания. В параллель с чиллерами установлены теплообменники, разделяющие внутренний и внешний контур.
Установка теплообменника позволяет снизить рабочие давления во внутренних водоохлаждаемых блоках. Холодная вода поступает по двум веткам (одна – для основного комплекта оборудования, вторая – для резервного комплекта оборудования) от системы подготовки холодной воды для комплекса (вода из реки охлаждает теплообменники водоподготовки воды для всего комплекса и подается общими насосными группами в ЦОДы в объеме 50 л/с (паспортное значение расхода воды через конденсатор одного чиллера 9 л/с) с температурой 5-10°С в зимний период и с температурой 20°С в летний период для каждого ЦОДа).
Тепловыделение
Тепловыделение оборудования составляет единицы процентов от мощности оборудования и отдельно не учитывается (при определении суммарного расхода воды на охлаждения берется запас несколько процентов). Чиллеры, насосные группы, теплообменники и баки предлагается установить в помещениях ЦОДов. Давление во внутренних водяных контурах поддерживается расширительными баками в комплекте с насосной группой и блоком управления.
Система кондиционирования ЦОДов работает в двух режимах – летнем и зимнем:
- в летнем режиме вода внешнего контура охлаждает конденсаторы чиллеров. Вода внутреннего контура от чиллеров поступает на внутренние водоохлаждаемые блоки.
- в зимнем режиме вода внешнего контура поступает на теплообменники. Вода внутреннего контура от теплообменников поступает на внутренние водоохлаждаемые прецизионные кондиционеры. Уровень звукового давления внутреннего блока на расстоянии 2 м составляет 62,1 дБ.
Для обеспечения подпора в 15 Па IT-помещений предлагается использовать приточную установку с электронагревателем 45 кВт и фильтрами G4, G7 и EU9, EU10. Приточная установка может обеспечить воздушное отопление IT-помещений в момент остановки серверов в холодный период времени. Давление регулируется управляемым клапаном, через который сбрасывается воздух из IT – помещений.
Обеспечение влажности в IT-помещениях обеспечивает пароувлажнитель, подающий пар в приточный воздуховод вентиляционной установки. Водоподготовка для пароувлажнителя не требуется, т. к. оборудование рассчитано на работу от питьевого водопровода и имеет собственную систему очистки. Количество воды для увлажнителя каждого ЦОДа составляет 25 л/час. Величина расхода установки определялась исходя из условия герметичности помещения. Величина потерь воздуха оценивалась аналогично потерям воздуха на плотных воздуховодах.
Температура, относительная влажность, запыленность в IT –помещении составляет:
- температура воздуха 22 ± 2°С;
- относительная влажность 45± 10%;
- запыленность воздуха - не более 0,75 мг/м3(размер частицы не более 3 мкн).
В остальных помещениях ЦОДа:
- температура воздуха 20 ± 2°С;
- относительная влажность 30-60%;
В офисных помещениях скорость движения воздуха не более 0,3 м/с. По периметру IT-помещений под фальшполом предлагается установить петлевой желоб для сбора воды. В желоб устанавливаются датчики обнаружения утечек.
Для вентиляции технических помещений (помещения холодильного центра, станции газового пожаротушения, источников бесперебойного питания с аккумуляторными батареями) предлагается использовать приточно-вытяжные вентиляционные установки с пластинчатым рекуператором. Установки следует разместить на втором свету в помещении холодильного центра.
Кратность воздухообмена помещения холодоцентра выбирается трехкратной (в аварийном режиме пятикратной). Кратность воздухообмена помещения станции газового пожаротушения выбирается двукратной. Кратность воздухообмена помещения источников бесперебойного питания с аккумуляторными батареями выбирается однократной.
Для систем вентиляции ЦОД 1 требуется приточный и вытяжной воздуховоды (до улицы) сечением 1м2 каждый. Для помещения ЦОД 2 требуется приточный и вытяжной воздуховод сечением 1,2 м2 каждый. Скорость движения воздуха в технических помещениях должна быть не более 0,3 м/с и будет определяться размерами решеток и их расположением на стадии проектирования.
Вентиляция остальных помещений ЦОДов:
- комната отдыха технического персонала
- комната отдыха охраны
- диспетчерская жизнеобеспечения
- диспетчерская техсистем охраны
- помещение хранения ЗИП ИТ
- помещение охраны
- помещение дежурных электриков, комната ЗИПа электриков
- помещение офисных работников ИТ
- туалеты выполняется от систем вентиляции и кондиционирования здания, запроектированных в стадии «Проект».
Системы дымозащиты также выполняются в объеме, запроектированном в стадии «Проект»
Система кондиционирования подобрана с 30% запасом от мощности тепловыделений в IT-помещениях и помещениях ИБП. Количество внутренних блоков по помещениям подобрано с запасом в 1 блок (N+1). Остальной комплект системы кондиционирования и вентиляции представлен в двойном комплекте. В каждом комплекте все насосы зарезервированы.
Выполнять резервирование внутренних блоков в варианте 2N для IT помещений считаем избыточным. Это имело бы смысл при разводке воздуховодами от каждого внутреннего блока до конкретных стоек. В нашем варианте отсутствует подпольная разводка воздуховодов и каждый вышедший из строя блок может заменить резервный блок расположенный в каждом помещении.
Конденсат от внутренних блоков кондиционирования и системы увлажнения собирается системой дренажных труб и сливается в дренажные приямки. Дренажные приямки объемом 2 м3 располагаются в помещениях холодоцентров. При проходе дренажных коммуникаций через стены машзалов предусмотреть сифоны.
Трубы систем кондиционирования выполняются в теплоизоляции типа Flex.
При отсутствии готовой холодной воды (вариант холодоснабжение через теплообменник) возможен вариант с установкой градирен на техническом этаже стилобата. Необходима площадь под установку 8 закрытых градирен (4+4 резерв) определяется габаритами градирен 4248-7226-2397 мм. Электрические нагрузки каждой градирни: два вентилятора по 30 кВт и две помпы по 2,2 кВт.
В ЦОДах дополнительно устанавливаются насосы внешних гликолевых контуров в количестве по 2+2 резерв для каждого ЦОДа и системы поддержания давления в количестве 1+1 резерв для каждого ЦОДа.
Рядом с помещением санузлов размещается помещение канализационной насосной станции. Производительность насосной станции определяется в стадии проектирования.
Для одновременной работы двух ЦОДов требуется:
- холодной воды 50 л/час для работы увлажнителей,
- горячей воды с температурой 90/60°С для работы систем вентиляции – 433,5 кВт мощности.
Мощности потребления электроэнергии представлены в соответствующем разделе.